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技術(shù)文章

如何選用電磁流量計(jì)
如何選擇電磁流量計(jì)

1.1電磁流量計(jì)的應(yīng)用概況

其中大口徑電磁流量計(jì)較多應(yīng)用于給排水工程，電磁流量計(jì)應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。按應(yīng)用場合有大口徑、中小口徑、小口徑和微小口徑之分。中小口徑常應(yīng)用于固液雙相等難測流體或高要求場所，如丈量造紙工業(yè)紙漿液和黑液、有色冶金業(yè)的礦漿、選煤廠的煤漿、化學(xué)工業(yè)的強(qiáng)腐蝕液、鋼鐵工業(yè)高爐風(fēng)口冷卻水控制、長距離管道煤的水力輸送的流量丈量和控制等，而小口徑和微小口徑常應(yīng)用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、生物工程等有衛(wèi)生要求的場所。

1.2電磁流量計(jì)的精度等級(jí)和功能

有些精度高、功能多，市場上通用型EMF性能有較大差別。有些精度低、功能簡單。精度高的儀表基本誤差為（±0.5%±1%R精度低的儀表則為（±1.5%±2.5%FS兩者價(jià)格相差12倍。因此丈量精度要求不很高的場所（例如非貿(mào)易核算僅以控制為目的只要求高可靠性和優(yōu)良重復(fù)性的場所）選用高精度儀表在經(jīng)濟(jì)上是不合算的

基本誤差僅（±0.2%±0.3%R但有嚴(yán)格的裝置要求和參比條件，有些型號(hào)儀表聲稱有更高的**度。例如環(huán)境溫度2022℃前后直管段長度要求分別大于10D和3D通常為5D和2D甚至提出流量傳感器要與前后直管組成一體在流量規(guī)范裝置上作實(shí)流校準(zhǔn)，以減少夾裝影響。因此在多種型號(hào)選擇比擬時(shí)不要單純只看高指標(biāo)，要詳細(xì)閱讀制造廠樣本或說明書做綜合分析。

 

簡單的就只是丈量單向流量，市場上EMF功能差異也很大。只輸出模擬信號(hào)帶動(dòng)后位儀表；多功能儀表有測雙向流、量程切換、上下限流量報(bào)警、空管和電源切斷報(bào)警、小信號(hào)切除、流量顯示和總量計(jì)算、自動(dòng)核對(duì)和故障自診斷、與上位機(jī)通信和運(yùn)動(dòng)組態(tài)等。有些型號(hào)儀表的串行數(shù)字通信功能可選多種通信接口和專用芯片（A SIC以連接HA RT協(xié)議系統(tǒng)、PROFTBUSModbusCONFIGFF現(xiàn)場總線等。

1.3電磁流量計(jì)的流速、滿度流量、范圍度和口徑

應(yīng)視流量而定。流程工業(yè)輸送水等粘度不同的液體，選定儀表口徑不一定與管徑相同。管道流速一般是經(jīng)濟(jì)流速1.53m/sEMF用在這樣的管道上，傳感器口徑與管徑相同即可。

用于有易粘附、堆積、結(jié)垢等物質(zhì)的流體，選用流速不低于2m/s*好提高到34m/s或以上，起到自清掃、防止粘附沉積等作用。用于礦漿等磨耗性強(qiáng)的流體，常用流速應(yīng)低于23m/s以降低對(duì)襯里和電極的磨損。

1.4電磁流量計(jì)的液體電導(dǎo)率

使用EMF的前提是被測液體必須是導(dǎo)電的，不能低于閾值（即下限值）。電導(dǎo)率低于閾值會(huì)產(chǎn)生測量誤差甚至不能使用，超過閾值即使變化也可以測量，示值誤差變化不大，通用型EMF的閾值在10-4～（5×10-6）S/cm之間，視型號(hào)而異。使用時(shí)還取決于傳感器和轉(zhuǎn)換器間流量信號(hào)線長度及其分布電容，制造廠使用說明書中通常規(guī)定電導(dǎo)率相對(duì)應(yīng)的信號(hào)線長度。非接觸電容耦合大面積電極的儀表則可測電導(dǎo)率低至5×10-8S/cm的液體。

工業(yè)用水及其水溶液的電導(dǎo)率大于10-4S/cm，酸、堿、鹽液的電導(dǎo)率在10-4～10-1S/cm之間，使用不存在問題，低度蒸餾水為10-5S/cm也不存在問題。石油制品和有機(jī)溶劑電導(dǎo)率過低就不能使用。表1列出若干液體的電導(dǎo)率。從資料上查到有些純液或水溶液電導(dǎo)率較低，認(rèn)為不能使用，然而實(shí)際工作中會(huì)遇到因含有雜質(zhì)而能使用的情況，這類雜質(zhì)增加了電導(dǎo)率。對(duì)于水溶液，資料中的電導(dǎo)率是用純水配比在實(shí)驗(yàn)室測得的，實(shí)際使用的水溶液可能用工業(yè)用水配比，電導(dǎo)率將比查得的要高，也有利于流量測量。

表1 若干液體在20℃時(shí)的電導(dǎo)率
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根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)，實(shí)際應(yīng)用的液體電導(dǎo)率*好要比儀表制造廠規(guī)定的閾值至少大一個(gè)數(shù)量級(jí)。因?yàn)橹圃鞆S儀表規(guī)定的下限值是在各種使用條件較好狀態(tài)下可測量的*低值，是受一些使用條件的限制，如電導(dǎo)率均勻性、連接信號(hào)線、外界噪聲等，否則會(huì)出現(xiàn)輸出晃動(dòng)現(xiàn)象等。我們就多次遇到測量低度蒸餾水或去離子水，其電導(dǎo)率接近閾值5×10-6S/cm，使用時(shí)出現(xiàn)輸出晃動(dòng)。

1.5電磁流量計(jì)的液體中含有混入物

混入成泡狀流的微小氣泡仍可正常工作，但測得的含氣泡體積的混合體積流量；如氣體含量增加到形成彈（塊）狀流，因電極可能被氣體蓋住使電路瞬時(shí)斷開，呈現(xiàn)輸出晃動(dòng)甚至不能正常工作。

如鉆井泥漿、鉆探固井水泥漿、紙漿等實(shí)際上已屬非牛頓流體。由于固體在載體液中一起流動(dòng)， 含有非鐵磁性顆?；蚶w維的固液雙相流體同樣可測得二相的體積流量。固體含量較高的流體。兩者之間有滑動(dòng)，速度上有差別，單相液體校驗(yàn)的儀表用于固液雙相流體會(huì)產(chǎn)生附加誤差。雖然還未見到EMF應(yīng)用于固液雙相流體中固形物影響的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)演講，但國外有報(bào)告稱固形物含量有14%時(shí)誤差在3%范圍以內(nèi)；國黃河水利委員會(huì)水利科學(xué)研究所的實(shí)驗(yàn)稱，丈量高沙含量水的流量，含沙量體積比17@%沙中值粒徑0.35mm儀表丈量誤差小于3%
頻率較低的矩形激磁的EMF中會(huì)產(chǎn)生尖峰狀漿液噪聲，漿液內(nèi)有較大顆粒擦過電極表面。使流量信號(hào)不穩(wěn)，就要選用較高頻率的儀表或有較強(qiáng)抑制漿液噪聲能力的儀表，也可選用交流激磁的儀表或雙頻激磁的儀表。

會(huì)產(chǎn)生測量誤差。但在磁路中置有磁通檢測線圈補(bǔ)償?shù)腅MF可減小混入鐵磁體的影響。上海光華儀表廠在交流激磁儀表的實(shí)驗(yàn)演講中稱，含有鐵磁性物質(zhì)的流體對(duì)通常的EMF因丈量管內(nèi)磁導(dǎo)率受鐵磁體的不同含量而變化。水中含有液固重量比約41顆粒度≤0.15mm鐵精礦石的礦漿，以80mm口徑儀表作清水和漿液對(duì)比流量試驗(yàn)，通常的儀表示值變化7%裝有磁通檢測線圈的儀表，示值誤差在±2%FS以內(nèi)。

應(yīng)注意對(duì)傳感器襯里的磨損水平，對(duì)含有礦石顆粒的礦漿應(yīng)用。丈量管內(nèi)徑擴(kuò)大會(huì)產(chǎn)生附加誤差。這種場所應(yīng)選用耐磨性較好的陶瓷襯里或聚氨酯橡膠襯里，同時(shí)建議傳感器裝置在垂直管道上，使管道磨損均勻，消除水平裝置下半部局部磨損嚴(yán)重的缺點(diǎn)，也可以在傳感器進(jìn)口端加裝噴嘴形護(hù)套，相對(duì)延長使用期。

1.6電磁流量計(jì)的附著和沉淀

若附著的比液體電導(dǎo)率高的導(dǎo)電物質(zhì)，丈量易在管壁附著和沉淀物質(zhì)的流體時(shí)。信號(hào)電勢將被短路而不能工作，若是非導(dǎo)電層則首先應(yīng)注意電極的污染，譬如選用不易附著尖形或半球形突出電極、可更換式電極、刮刀式清垢電極等。刮刀式電極可在傳感器外定期手動(dòng)刮出沉垢。國外產(chǎn)品曾有電極上裝超聲波換能器，以**表面垢層，但現(xiàn)已少見。也有暫時(shí)斷開測量電路，電極間斷時(shí)間內(nèi)流過低壓大電流，焚燒**附著油脂類附著層。易產(chǎn)生附著的場所可提高流速以達(dá)到自清掃的目的還可以采取較方便的易清洗的管道連接，可不裝配清洗傳感器。

儀表仍能工作，非接觸型電極EMF附著非導(dǎo)電膜層。但若為高導(dǎo)電層則同樣不能工作。

1.7電磁流量計(jì)與流體接觸零部件材料的選擇

其材料的耐腐蝕性、耐磨耗性和使用溫度上限等影響儀表對(duì)流體的適應(yīng)性。由于零部件少，與流體接觸的傳感器零部件有襯里（或絕緣材料制成的丈量管）電極、接地環(huán)和密封墊片。形狀簡單，資料選擇靈活，電磁流量傳感器對(duì)流體的適應(yīng)性強(qiáng)。

1電磁流量計(jì)的襯里資料（或直接與介質(zhì)接觸的丈量管）

如工業(yè)用水、廢污水及弱酸堿，常用襯里資料有氟塑料聚氨酯橡膠、氯丁橡膠和陶瓷等。近年有采用高純氧化鋁99.99%A I2O3陶瓷制成襯里的但只限中小口徑傳感器。氯丁橡膠和玻璃鋼用于非腐蝕性或弱腐蝕性液體。價(jià)格*為低廉。

2電磁流量計(jì)的電極和接地環(huán)材料

其次考慮是否會(huì)發(fā)生鈍化等表面效應(yīng)和所形成的噪聲。電極對(duì)測量介質(zhì)的耐腐是選擇資料首先考慮的因素。

①選擇耐腐蝕材料

常用金屬資料有含鉬耐酸鋼1Cr18Ni12Mo2Ti哈氏合金（耐蝕鎳基合金）BC鈦、鉭、鉑銥合金，EMF電極的耐腐蝕性要求很高。幾乎可覆蓋全部化學(xué)液。此外還有適用于漿液等的低噪聲電極，導(dǎo)電橡膠電極、導(dǎo)電氟塑料電極和多孔性陶瓷電極，或包覆這些材料的金屬電極。原則上電極材料的選擇應(yīng)從使用者借鑒該介質(zhì)在其他設(shè)備的應(yīng)用實(shí)際或以往的經(jīng)驗(yàn)來確定。有時(shí)要做必要的實(shí)驗(yàn)，如現(xiàn)場取液體樣品在實(shí)驗(yàn)室做待用材料的腐蝕性試驗(yàn)，*好的實(shí)驗(yàn)是現(xiàn)場掛片，這是*接近實(shí)際應(yīng)用條件的腐蝕性試驗(yàn)，可以得出比擬可靠的結(jié)論。

②防止電極表面效應(yīng)

但有時(shí)候電極材料對(duì)被測介質(zhì)有很好的耐腐蝕性，電極的耐腐蝕性是選擇資料的重要因素。卻不一定就是適用的資料，還要防止發(fā)生電極表面效應(yīng)。電極外表效應(yīng)分為外表化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)和極化現(xiàn)象以及電極的觸媒作用三個(gè)方面。

形成鈍化膜或氧化層。對(duì)耐腐蝕性能可能起到積極維護(hù)作用，化學(xué)反應(yīng)效應(yīng)如電極表面與被測介質(zhì)接觸后。但也有可能增加表面接觸電阻。例如鉭與水接觸就會(huì)被氧化，生成絕緣層。對(duì)于防止或減輕電極表面效應(yīng)的介質(zhì)----電極材料匹配，還沒有像腐蝕性那樣有充足的資料可查，只有一些有限經(jīng)驗(yàn)，尚待在實(shí)踐中積累。

耐腐蝕要求比電極低，接地環(huán)連接在塑料管道或襯絕緣襯里金屬管道的流量傳感器兩端。通常選用耐酸鋼或哈氏合金。因其體積大，從經(jīng)濟(jì)上考慮較少采用鉭、鉑等貴重金屬。如金屬工藝管道直接與流體接觸就不需要接地環(huán)。

3．總論

企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理將進(jìn)一步深化，隨著企業(yè)**走向市場。流量計(jì)量越顯重要，電磁流量計(jì)作為工業(yè)流量測量儀表的一種，要發(fā)揮其作用，**步要做好的工作就是選用好電磁流量計(jì)。因此，自動(dòng)化儀表專業(yè)人員在具備一定的專業(yè)知識(shí)的前提下，有必要在其選用方面掌握一定的技巧和注意事項(xiàng)，只有如此，才干滿足企業(yè)的要求，使流量計(jì)量發(fā)揮重要作用。